Einstein’ın Eşdeğerlik İlkesi Kuantum Testini Geçti

Akıl almaz kuantum özelliklere sahip parçacıklar hala standart yerçekimi kuralını takip ediyorlar, en azından bilim insanları şimdilik böyle olduğunu düşünüyor. Çevrimiçi olarak arXiv.org’da yayımlanan bir çalışmaya göre, Einstein’ın yerçekimi teorisinin temel ilkelerinden biri olan eşdeğerlik ilkesi, bir kuantum testinden geçmeyi başardı. Einstein’ın yerçekimi teorisinde – genel görelilik teorisi – yerçekimi ve ivme aynı madalyonun iki yüzüdür.

Eşdeğerlik ilkesine göre, yerçekiminin çekme gücünü belirleyen bir nesnenin yerçekimsel kütlesi, bir itme kuvveti verildiğinde nesnenin ne kadar hızlandığını belirleyen eylemsizlik kütlesi ile aynıdır. Sonuç olarak, Dünya yüzeyine düşen iki nesne, farklı kütlelere sahip olsalar veya farklı malzemelerden yapılmış olsalar bile, aynı oranda (hava direncini ihmal ederek) hızlanmalıdır. Eşdeğerlik ilkesinin ilk rapor edilmiş deneylerinden birisi – genel görelilik çerçevesinde anlaşılmadan önce-, Galileo’nun, Pisa Kulesinden ağırlıkları bırakarak yaptığı söylenen gerçek olup olmadığı şüpheli deneyidir.

O zamandan beri bilim insanları bu deneyi daha küçük ölçeklere adapte ettiler. Yapılan yeni bir çalışmada da fizikçiler bir adım daha ileri gittiler ve atomları bir atomun belirli bir enerjiye sahip olmadığı fakat iki enerji seviyesinin kombinasyonunu işgal ettiği bir kuantum süperpozisyona yerleştirdiler. Bilim insanları lazerlerle manipüle ederek Rubidyum atomlarını yukarıya doğru fırlatmış oldular ve bu yolla da yerçekiminin atomları aşağı nasıl çektiğini gözlemleyebildiler.

Normal atomların ivmesini süperpozisyonda olanlarla karşılaştırmak için, bilim insanları atomları iki buluta böldüler ve atomları bir buluttaki süperpozisyona koydular. Daha sonra bulutların nasıl etkileşime girdiğini hesapladılar. Bu atom bulutları dalgalar gibi davranıyorlar ve tıpkı birleşen su dalgalarında olduğu gibi girişiyorlar.

Ortaya çıkan dalgalanmalar da, atomların hissettikleri yerçekimi ivmelenmesine bağlılar. Daha sonra bilim insanları, elde ettikleri sonuçları iki bulutun da normal enerji seviyesinde olduğunda elde edilen sonuçlarla karşılaştırdılar. Araştırmacıların bulgularına göre, süperpozisyondaki atomların üzerindeki yerçekimi kuvveti ile diğer atomların üzerindeki yerçekimi kuvveti aynı.

En azından 100 milyonda 5 hassasiyet seviyesinde yapılan ölçümler bunu gösteriyor. Eşdeğerlik ilkesinin kuantum testleri, kuantum mekaniği ve genel göreliliğin buluştuğu karanlık alanın keşfedilmesi demek. Fakat bu iki teorinin birbirleriyle iyi geçinebildiğini söylemek zor. Bilim insanları şu anda bu çifti bir kuantum yerçekimi teorisinde birleştirmek için uğraşıyorlar ve bazı aday teorilerde, eşdeğerlik ilkesinin kuantum seviyesinde bozulduğu öngörülüyor.

Bilim insanları, yerçekiminin farklı atom türleri üzerindeki etkilerini karşılaştırarak daha önce atomlarda eşdeğerlik ilkesini test ettiler. Bu tür testler küçük parçacıklar üzerine uygulandığı için kuantum fiziği ve genel görelilik arasındaki bulanık bölgenin de keşfedilmesi olanağını sunuyor. Ancak bu yeni uygulanan test, kuantum mekaniğinin en tuhaf özelliklerinden biri olan süperpozisyonu inceleyen ilk test olma özelliğini taşıyor.


İlgili Makale: Quantum test of the equivalence principle for atoms in superpositions of internal energy eigenstates, arXiv:1704.02296 [physics.atom-ph] Kaynak: Key Einstein principle survives quantum test, ScienceNews, Retrieved from https://www.sciencenews.org/article/key-einstein-principle-survives-quantum-test

Bu yazının kaynağı: https://bilimfili.com/einsteinin-esdegerlik-ilkesi-kuantum-testini-gecti/

Bunları da beğenebilirsin Yazarın diğer kitapları